JP2007299405A - 多孔質回路ボードを用いたコンピュータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】冷却と保守サービスの向上を図った多孔質回路ボードを用いたコンピュータシステムを提供する。
【解決手段】コンピュータシステムは、前面２１と後面２２と前面２１と後面２２との間に延びる複数の空気通路７６とを有する多孔質回路ボード１６と、多孔質回路ボード１６に接続されるセルボードコネクタと、多孔質回路ボード１６に接続されるスイッチボードコネクタ６２とを備え、スイッチボードコネクタ６２は、スイッチボードを多孔質回路ボード１６の前面２１に対して前方、後面２２に対して後方へ着脱可能に接続するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンピュータシステムに関し、特に冷却と保守サービスの向上を図った多孔質回路ボードを用いたコンピュータシステムに関する。

この部分は、以下に説明されあるいは特許請求の範囲に記載された本発明が、関係する当業者技術を提示することを意図するものである。この説明は、本発明の各種態様をより理解しやすくするための背景情報を読み手に与える点で有用であると思われる。これらの説明はこのような観点から読まれるべきものであり、従来技術の自認としてのものではないことを理解されたい。

マルチプロセッサコンピュータシステムは多くの場合、セルボードで構成される。セルボードは通常、プロセッサ、メモリ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電力コンバータ、及び入出力コネクタを有する。いくつかのコンピュータシステムでは、セルボードはバックプレーンに接続される。コンピュータシステムはまた、セルボード間の信号を伝達しやすくするスイッチボードを備えても良い。スイッチボードは、複数のセルボード又はバックプレーンに接続してもよく、それらのセルボードに対して信号を送ったり受け取ったりしてもよい。

残念ながら、バックプレーン、セルボード、及びスイッチボードは高い実装密度で配置されることで、冷却及び保守サービス性が不十分となる。例えば、バックプレーンは通常、前から後の方向への（又はこれとは逆の方向への）空気流を遮る。一部のコンピュータシステムでは、スイッチボード、及びセルボードの多くが保守サービス可能でない場所に取り付けられている。例えば、スイッチボードは、他のコンポーネント、セルボード、又はコンピュータのシャーシによって阻まれ、それにより、シャットダウンせずには、また、コンピュータシステムを部分的に分解せずにはスイッチボードを保守サービスすることができない可能性がある。

本発明の１つ又は複数の例示的な実施形態を以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行うにあたり、実施態様の特徴のすべてを本明細書中で説明するというわけではない。開発プロジェクト又は設計プロジェクトにおける、実際の開発では、多くの実施に特有な決定、例えばシステムに関する制約及びビジネスに関する制約の遵守（実施ごとに変わり得る）等を、開発者はその目的の達成のために行わなければならないことを理解すべきである。さらに、このような開発の努力は大変で、時間がかかる可能性があるが、この開示により利益を得る当業者にとっては設計、作製、及び製造の通常の業務であるであろうことを理解すべきである。

マルチプロセッサコンピュータシステムは多くの場合、セルボードで構成される。セルボードは通常、プロセッサ、メモリ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電力コンバータ、及び入出力コネクタを有する。マルチプロセッサコンピュータシステムは複数のセルボードを備えることもできる。通常、これらのセルボードは各々の動作を連繋させられるように互いに接続させる。有利なことに、複数のセルボードにおける演算タスクを分割することによって、マルチプロセッサコンピュータシステムはシングルプロセッサシステムよりも高速で多くの演算タスクを行うことができる。

セルボードは、ケーブル及び／又はバックプレーンと接続してコンピュータシステムを形成することができる。セルボード間のケーブルによって、セルボード間の通信及びコンピュータタスクの分割が容易となる。しかしながら、多数のケーブルの接続及びルーティング（経路制御)は時間がかかると共に複雑である。バックプレーンはコンピュータの組み立てを単純にできる。通常、バックプレーンはセルボードの入出力コネクタを取り付けるコネクタを有する。バックプレーンは多数のセルボードを取り付けるコネクタのアレイを備えていてもよい。多くの場合、コンピュータシステムは、バックプレーンを介して互いに接続されるセルボードのアレイ(列）を採用している。通常、バックプレーンは複数のルーティング層を有し、これらの層を介して信号をセルボード間に伝わることができる。このルーティングを介して、セルボードは互いに通信し、演算タスクを分割すると共にメモリを共有することができる。

セルボード間の信号伝達を容易にするために、コンピュータシステムはスイッチボードも備えている。スイッチボードは複数のセルボード又はバックプレーンと接続され、セルボード間で信号をルーティングさせることができる。多くの場合、スイッチボードはバックプレーンと協働してセルボード間に信号を伝達させる。スイッチボードはパッシブであってもアクティブであってもよい。パッシブスイッチボードは、システムの各種部分間に信号を送るようにルーティング層を採用していてもよい。対照的に、アクティブスイッチボードは、システムの各種部分間の信号の経路をアクティブに調停する論理回路を備えることができる。アクティブスイッチボードは通常、ルーティング層を有するが、コンポーネント間をさらに短い経路にするルーティング層を設けてもよい。多くの場合、複数のセルボードはルーティング層を介して互いに通信し合う。パッシブルーティングの場合、さらなるセルボードそれぞれを接続するルーティング経路の数は、直接接続されるセルボードの数に応じて増すであろう。したがって、多数のセルボードをパッシブルーティングと直接接続することは、ルーティング経路を複雑にすると共に信号待ち時間を長くする可能性がある。対照的に、アクティブルーティングは、ハブ・スポーク通信システムを採用することができ、その場合、各セルボードが論理回路に接続される。したがって、さらなるセルボードごとに通常、１つおきのセルボードへの経路ではなく、スイッチボードの論理回路へのさらなるルーティング経路が１つずつ必要となる。通常、論理回路はシステムの各種部分間の信号経路を調停し、ルーティング層の複雑性を減らす。さらに、論理回路は帯域幅をアクティブに割り当てることで、必要に応じてセルボード間のさらなる通信線を開設することができる。一部のシステムは、パッシブ帯域幅のベースラインレベル及びさらにアクティブに割り当てられた通信リンクを用いたハイブリッドアプローチを採用することもできる。

バックプレーン及びスイッチボードが複数のセルボードに接続されたときに得られる構造は多くの場合、キャビネットと呼ばれる。単一のキャビネットをサーバとして採用してもよく、又は一連のキャビネットをより大きな演算能力を有するサーバを形成するために接続してもよい。キャビネットはまた、バルク電源、入出力コネクタ、及びキャビネットに空気を循環させるファンを備えていてもよい。さらに、キャビネットはこれらの各種コンポーネントを収容すると共に支持するシェルを備えていてもよい。

多くの場合、セルボードで構成されるマルチプロセッサコンピュータシステムは、モジュール式であると共に拡張可能である。通常、バックプレーンが未使用スロットを有する場合、システムの演算能力を増大させるためにより多くのセルボードを追加することができる。多くの場合、複数のバックプレーンを互いに接続してさらにセルボードの支持能力を付加させることもできる。同様に、複数のキャビネット同士を接続してよりいっそう演算能力を増強させることができる。

マルチプロセッサコンピュータシステムの設計者は、いくつかの考慮事項に直面する。例えば、マルチプロセッサコンピュータシステムを冷却することが目下の課題となろう。多くの場合、セルボードは、プロセッサ、メモリ、ＡＳＩＣ、及び電力コンバータ等、熱を生じるいくつかのコンポーネントを有する。この熱を放散させるために、セルボードは、これらのコンポーネントの一部に取り付けられたヒートシンクを有することができる。しかしながら、多くのセルボードがキャビネット内で近接して配置される場合など、ヒートシンクはセルボードによって生じる熱を放散することができない可能性がある。ヒートシンクの周りの空気が高温になりすぎると、さらなる熱をセルボードから運び去ることはできなくなる。ヒートシンクに空気を吹き込むファンにより、ヒートシンクの放熱能力を高めることができる。しかしながら、ヒートシンクに空気を吹き込む効果によって、システム内を流れる空気の体積及び温度が変わるであろう。多くの場合、１つのセルボードによって既に加熱された空気が、さらに上流のセルボードを冷却することはほとんどしないであろう。同様に、１つのキャビネット内で既に加熱された空気は、上流にある別のキャビネットを冷却することはほとんどしないであろう。したがって、１つのキャビネットの吸気口を２番目のキャビネットの排気口付近に配置することは、既に温まった空気がセルボードをほとんど冷却しないので、第１のキャビネットの冷却能力を低減したままにすることになろう。結果として、設計者は、互いのキャビネットをどの程度近接して配置できるかについて制限を受ける場合が多い。

他の要因により、キャビネットの放熱能力が制限される可能性がある。例えば、キャビネット内のコンポーネントの配置は、セルボードを通過する空気の容積を制限するであろう。セルボードのヒートシンクを通過する空気が多いほど、空気へのヒートシンクの放熱能力が高くなる。しかしながら、多くのバックプレーンはシステム内の空気の流れを遮る。多くの場合、バックプレーンはセルボードのアレイ全体に延びる中身の詰まった二次元構造である。この二次元バックプレーンは、空気流がバックプレーンに対して平行でない限り、セルボードへの空気の流れを制限するであろう。しかしながら、空気流をバックプレーンに対して平行に導くことは、システムの実装密度及び保守サービス性等の他の設計考慮条件とのトレードオフを設計者にさせることになるであろう。

設計者は、マルチプロセッサシステムの実装密度を高めることを望む。実装密度とは、所定単位当たりのスペースで利用可能な演算能力量を指す。カスタマーは、サーバ室のスペースを節減するために少ないスペースでより大きな演算能力のあるシステムを好む。多くの場合、サーバ収容室は、高価な温度制御装置、火災予防装置、及び配線システムを有するため、サーバ室のフロアスペースを非常に高価なものにしている。カスタマーは、より多くのコンピュータシステムを収容させるさらなるスペースを作るのに既存のスペースの演算能力を増大させようとするであろう。第２に、セルボードを互いに近接して配置することで、セルボードをより高速に動作させようとするであろう。信号経路が短いほど待ち時間が短くなるため、セルボードをより高い帯域幅で通信させ、より効率的に演算タスクを分割させることができる。同様に、キャビネットを互いに隣接して配置させると、信号がキャビネット間を伝わる時間は短くなるため、キャビネットを一システムとして高速で動作させることができる。このため、設計者は、キャビネットを一列に並べて配置させる場合が多い。

最後に、設計者は、マルチプロセッサコンピュータシステムを設計する際、システムの保守サービス性を考慮するであろう。多くの場合、マルチプロセッサコンピュータシステムは、カスタマーのビジネスにとって重要なタスクを行っている。したがって、カスタマーは多くの場合、システムのコンポーネントが故障するか、アップグレードされるか、又は交換される場合であってもコンピュータシステムが機能し続けることを好む。システムが動作している間に交換することができるコンポーネントは、「ホットスワップ可能」であると言われる。ホットスワップ可能なコンポーネントの故障又は交換は、コンピュータシステム全体を故障させる可能性がないため、システム稼働時間が増し、メンテナンス作業が容易となるという点で有利である。

さらに、マルチプロセッサコンピュータシステムのユーザは通常、キャビネットの前又は後から保守サービス可能なコンポーネントを望む。いくつかのキャビネットは多くの場合、一列に並んで配置されているため、側面からのアクセスが妨げられている。前又は後からアクセス可能ではないコンポーネントを取り外すには、ユーザは、側面からコンポーネントにアクセスためにキャビネットごと列から移動させなければならないであろう。このことは、システムの他の部分の動作を妨げることとなり、システムの維持費をかさませることになりかねない。したがって、コンポーネントをシステムの前又は後からでもアクセス可能にすることは、システムの保守サービス性を高めることになるであろう。

多くの場合、設計者は、３つの設計考慮事項、すなわち、放熱、実装密度、及び保守サービス性間でトレードオフを行うことになる。例えば、従来の中身の詰まった（中実）二次元バックプレーンを採用するコンピュータシステムは、設計者に放熱と保守サービス性との間で選択をせまるであろう。中身の詰まったバックプレーンはセルボードにわたる空気の流れを遮るであろう。これを回避するために、設計者は空気流をバックプレーンに対して平行に、すなわち空気流を側面から側面へ導くであろう。しかしながら、一列のキャビネットでは、１つのキャビネットの排気口が次のキャビネットの吸気口に向くため、放熱性が低下する。その一方、前から後へ空気流を流すようにバックプレーンがキャビネットの側面に配置される場合、キャビネットの保守サービス性が損なわれる可能性がある。多くの場合、セルボード及びスイッチボードはバックプレーンの面に直交する方向に移動させることによってバックプレーンから分離させる。したがって、側面に取り付けられたバックプレーンの場合、隣接するキャビネットがセルボード又はスイッチボードの取り外しを遮ることがある。したがって、中身の詰まった二次元バックプレーンにより、放熱と保守サービス性との間でトレードオフが必要になることがある。別の例では、底部から上部へ空気流が流れるように設計されてもよい。しかしながら、このようなタイプの空気流の場合、空気の向きを上方又は下方に変えるのにラックスペースが犠牲となるであろう。

コンピュータシステムが動作するときに冷却及び保守サービス性を改善する本発明の実施形態を以下に説明する。以下に詳細に説明するように、これらの実施形態の一部は、システムの前又は後からアクセス可能である冗長なスイッチボードに接続されている穴の多い多孔質メインボードを備えている。有利なことに、これらの多孔質メインボードによって、コンピュータシステム内を空気が通過できるが、中身の詰まった二次元バックプレーンが空気の流れを妨げる。例えば、中身の詰まった二次元バックプレーンに見られるルーティング回路層及びコネクタの他に、いくつかの多孔質メインボードは空気が流れ得る孔を有する。いくつかの実施形態では、孔は前から後に空気を流すことができる向きになっているため、中身の詰まった二次元バックプレーンとは異なり、多孔質メインボードは前から後への空気の流れを遮ることなく、キャビネットの前面に面して配置することができる。さらに、以下に説明するいくつかの実施形態は、セルボードを前及び後から多孔質メインボードに接続することが可能であるため、セルボードをシステムの前又は後から保守サービスすることができる。したがって、多孔質メインボードのいくつかの実施形態は、前から後への空気の流れ、並びにセルボード及びスイッチボードへの前及び後からの保守サービスを可能にしつつ、キャビネットを並べて配置させることができる。さらに、いくつかの実施形態では、ホットスワップ可能な対のスイッチボードを有することができ、例えば、一方のスイッチボードが取り外されても他方のスイッチボードが機能し続けることができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、コンピュータシステムの保守サービス性を改善し、稼働時間を延ばすことで、システム１０を稼動させ続けることができる。

以下に、本発明を用いたコンピュータシステムの実施形態のいくつかを提供する。例えば、図１はコンピュータシステムの簡略図を示し、図２は例示的な実施形態のさらに詳細な図を示し、図３〜図８は図２の実施形態内に含めることができるコンポーネントを示す。最後に、図９〜図１２は他の例示的な実施形態を示す。これらの実施形態は例示にすぎず、本発明の内容を限定することを意図するものではないことに留意されたい。

例示的な各種実施形態の図には参照符号が付されている。複数の構成部品が類似する場合、１つの例示的な構成部品に参照符号を付し、構成部品の全体が例示的な構成部品に付されている参照符号で示される。このような便宜は簡潔にするためのもので、同じ参照符号を有する構成部品が類似でなければならないこと又は異なる参照符号が類似でないことを示唆するものではない。

例示的な一実施形態に各種コンポーネントを含めやすくするため、図１は、本発明を用いたコンピュータシステム１０の簡略的な斜視図を示す。コンピュータシステム１０はアプリケーションサーバ、例えば、音響／映像サーバ、チャットサーバ、ファックスサーバ、ファイル転送プロトコルサーバ、グループウェアサーバ、インターネット中継チャットサーバ、リストサーバ、メールサーバ、ニュースサーバ、ｔｅｌｎｅｔサーバ、又はウェブサーバ等のサーバとして用いられてもよい。代替的に、コンピュータシステムはメインフレーム、ワークステーション、又は他のシングルプロセッサシステム若しくはマルチプロセッサシステムとして用いられてもよい。

図示のコンピュータシステム１０は、演算タスクを行うセルボードアレイ１２を有する。セルボードアレイ１２は、１つ又は複数のセルボードを含み、その例は以下でさらに詳細に説明する。セルボードアレイ１２は、離間関係で複数の平行なセルボードを有する。アレイ１２内のセルボードは、水平方向（横）、垂直方向（縦）、水平及び垂直方向の両方、又は部分的又は完全に別な方向に向いていてもよい。セルボード間のスペースにより、確実にセルボード間に空気が流れることができるようになり、それによって、セルボードアレイ１２の対流伝熱及び冷却が改善される。セルボードは、縦、横、又はスペースを効率的に使用する他の何らかの配置でスタックして配置させてもよい。セルボードアレイ１２はその図示を単純にするため中実ブロックとして示されているが、セルボード間等、空気が流れ得るスペースを有していてもよい。コンピュータシステム１０によって行われるコンピューティングタスクの多く、例えばメモリへのデータの格納、メモリ内のデータの呼び出し、及び論理機能等は、セルボードアレイ内で行われてもよい。

いくつかの実施形態では、セルボードはプロセッサ、メモリ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電力コンバータ、入出力コネクタ、又は演算タスクを行うこれらのコンポーネントのいくつかの組み合わせを有する回路ボードを含む。別な実施形態では、セルボードは、例えば２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、１６個、又は３２個等、複数のプロセッサを有する。１つのＡＳＩＣ、又は別な実施形態では複数のＡＳＩＣが、セルボードの各種コンポーネント間、及び／又はセルボードの各種コンポーネントと他のセルボードの各種コンポーネントとの間の信号をルーティングすることができる。換言すれば、いくつかの実施形態ではＡＳＩＣはルーティングチップである。いくつかの例示的なセルボードは、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）又は他のメモリ形態を有することができる、１つ又は複数のデュアルインラインメモリモジュール（ＤＩＭＭ）の形態のメモリを有する。さらに、セルボードは、例えばプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＤＩＭＭ、及び／又は電力コンバータ等の各種コンポーネントに取着されるヒートシンクを有することができる。

コンピュータシステム１０内の他の各種コンポーネントは、セルボードアレイ１２内のセルボード間の通信を容易にすることができる。例えば、多孔質回路ボードである多孔質メインボード１６はセルボードアレイ１２に通信可能に接続することができる。多孔質メインボード１６は、セルボードアレイ１２の各種コンポーネントがそれを介して通信することができるルーティング回路層を有することができる。ルーティング回路層は縦且つ横の双方に信号を搬送することができる。さらに、多孔質メインボード１６は他のシステムへ通信可能に接続することができる。多孔質メインボード１６はパッシブであってもアクティブであってもよい。アクティブな多孔質メインボードは、セルボード間の回路信号をアクティブにルーティングする等、いくつかの特定の論理機能を行うことができる。パッシブメインボード１６は長いシステム稼働時間を得やすい。パッシブなメインボード１６は故障しやすいコンポーネントをほとんど有さないことが多い。そのため、パッシブなメインボード１６はあまり頻繁な保守サービスを必要としないであろう。

多孔質メインボード１６は、孔、チャネル、又は他の通路を有し、これに、空気が流れてコンピュータシステム１０内のコンポーネントを冷却させることができる。孔、チャネル、又は他の通路は、前から後に大部分の空気流が流れるように構成される。多孔質メインボード１６を通る空気の流れを増やすために、孔、チャネル、又は他の通路周りに配置さるコーン又はノズルを形成するバッフルのような、抵抗を減らすものを備えてもよい。多孔質メインボード１６は多孔質ミッドプレーン、多孔質バックプレーン、又は他のルーティング回路構造であってもよく、そこに空気を流すこともできる。

多孔質メインボード１６は多孔質回路ボードを具現している。多孔質回路ボードはコンピュータシステム１０内に大部分の空気流を導くのに十分な開口面積を有する。いくつかの実施形態では、多孔質回路ボードは、コンピュータシステム１０を流れる空気の３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、又は１００％よりも多くの空気が流れるようにできる。さらに、いくつかの実施形態では、多孔質回路ボードは、コンピュータシステム１０に大部分の空気流を導くように１０％、３０％、５０％、７０％、９０％、又は９５％よりも多い累積的な開口面積を有する。

図示のコンピュータシステム１０はまた、セルボードアレイ１２間の信号のルーティング回路を得やすくするようにスイッチボード１８Ａ及び１８Ｂを有する。スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは概ね、例えば垂直面又は水平面に沿う、１つ又は複数の方向の信号回路のルーティングを容易にする。別な実施形態では、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、多孔質メインボード１６に通信可能に接続されるため、セルボードアレイ１２に直接、又は、例えばスイッチボード１８Ａ及び１８Ｂに信号をルーティングさせるいくつかの他のコンポーネントに通信可能に接続される。スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、いくつかのルーティング回路層を有していてもよく、このルーティング回路層を介してセルボードアレイ１２に対して信号を伝えることができる。スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、パッシブであってもアクティブであってもよい。アクティブなスイッチボードは、セルボードアレイ１２の各種部分に対して信号をアクティブにルーティングするＡＳＩＣクロスバーチップ等の装置を有してもよい。さらに、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、他のコンピュータシステムに通信可能に接続して、他のシステムをセルボードアレイ１２と通信させるようにしても良い。

いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１０は、システム稼働時間を長くするために冗長なスイッチボード１８Ａ及び１８Ｂを有していてもよい。換言すれば、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、他のスイッチボードが機能しなくなった場合でも、そのスイッチボードによって行われていたタスクを引き継がせるようにすることができる。したがって、例えば、スイッチボード１８Ａが故障するか又は修理のために取り外されても、スイッチボード１８Ｂが動作し続け、（スイッチボード１８Ａが搬送したであろう）信号を回路にルーティングすることができる。同様に、スイッチボード１８Ｂが機能しなくなった場合、スイッチボード１８Ａがシステム動作を継続することができる。さらに、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、システム動作中又は稼働時間中に、取り外し、設置、又は他のスイッチボードとのスワップを行うことができる。したがって、開示されている実施形態では、システムが作動し続けたまま、特定のシステムを修理又はアップグレードすることが可能になり、そのため、システム稼働時間及び保守サービス性が増す。換言すれば、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは冗長なホットスワップ可能且つホットプラグ可能とすることができる。

コンピュータシステム１０の保守サービス性はまた、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂを他のコンポーネントに接続する方法によって高めることができる。スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、分離してコンピュータシステム１０の前又は後から取り外せるようにしてコンピュータシステム１０に接続することができる。有利なことに、複数のコンピュータシステム１０が並んで配置されている場合にコンピュータシステム１０ごと動かさずに前から保守サービス可能な又は後から保守サービス可能なスイッチボードを提供することができる。したがって、ユーザがスイッチボードを取り外すことを望む場合、１つのコンピュータシステム１０を丸ごと他のコンピュータシステムの列から出す必要はなく、スイッチボート１８Ａ及び１８Ｂにコンピュータシステム１０の前又は後から保守サービスすることが可能になる。さらに、いくつかの実施形態ではこのような保守サービス性をシステムの実装密度が高い場合にも提供できる。

いくつかの実施形態では、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは多孔質メインボード１６の前又は後に接続することができる。スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、コンピュータシステム１０の前又は後からの接続及び分離を助けるコネクタによって接続することができる。コンポーネント間の経路を短くするには、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂをそれぞれ、セルボードアレイ１２のセルボードに対して実質的に直交する面になるようにする。当然のことながら、別な実施形態では、スイッチボードはセルボードアレイ１２のセルボードに対して平行であってもよい。

別の実施形態では、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂの一方又は双方を、セルボードアレイ１２に直接接続してもよい。かかる構成では、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、セルボードアレイ１２の前又は後に接続して前又は後から保守サービス可能に支持することができる。ここでもまた、スイッチボード１８Ａ及びスイッチボード１８Ｂはセルボードの面に実質的に直交する面になるようにしてコンポーネント間を信号が移動する距離を制限するようにすることができる。有利なことに、前及び後から保守サービス可能なスイッチボード１８Ａ及び１８Ｂにより、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂへのアクセスを遮ることなく複数のコンピュータシステム１０を並んで配置することが可能となる。

また、図１の実施形態は、前から後にかけて又はそれとは逆の方向への空気流の流れを可能にする。コンピュータシステム１０は、コンピュータシステム１０内に空気を吹き込むファン（図１２に示すもの等）を備えることができる。この空気の循環によりコンピュータシステム１０内のコンポーネント（例えばセルボードアレイ１２）を冷却することができる。矢印２０は、コンピュータシステム１０内を前から後に流れる空気流を例示的に示している。空気流２０は、コンピュータシステム１０を冷却するのに用いられる圧力差で生じる一次冷却空気流の一例である。矢印２０は、コンピュータシステム１０内を通過すると共にコンピュータシステム１０から熱を運び去る大部分の空気の方向を示す。セルボードアレイ１２は単純にするために図１では中実ブロックとして描かれているが、セルボードアレイ１２内のセルボードのある実施形態では、セルボード間に空気が流れやすくするように配置されている。例えば、セルボードは矢印２０に対して実質的に平行な面に配置してもよい。別な実施形態では、セルボードアレイ１２内のセルボードは、矢印２０に対して平行な複数の面で、実質的に水平又は垂直に配置できる。したがって、空気流２０はセルボードアレイ１２を通ることができる。ここでも同様に、多孔質メインボード１６は、孔、チャネル、又は空気流２０が通ることのできる他の通路を有し、それにより、システム１０の対流伝熱及び冷却が高まる。例えば、空気はコンピュータシステム１０の前から、セルボードアレイ１２を通り、多孔質メインボード１６を通って、コンピュータシステム１０の後から出ることができる。

さらに、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、前から後への空気流２０の流れを促進するような向きにしてもよい。例えば、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、矢印２０に対して実質的に平行な面にしてもよい。別な実施形態では、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂは、矢印２０と実質的に整列するように、例えば、水平面、垂直面、又は他の平面にしてもよい。別な実施形態では、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂ並びに他のスイッチボードは、水平面及び垂直面のいずれでもよい。一実施形態では、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂ並びにセルボード１２はすべて、互いに且つ矢印２０に対して整列し、水平面又は垂直面に対して概ね平行で離隔している。有利なことに、前から後への空気流により、或る１つのコンピュータシステムの内部にあるコンポーネントが、隣接する別なシステムにより排出される高温の空気を吹き付けられることなく、複数のコンピュータシステム１０を並べて配置することが可能となる。

図１の実施形態は拡張可能であってもよいことに留意されたい。例えば、多孔質メインボード１６、スイッチボード１８Ａ及び１８Ｂ、並びにセルボードアレイ１２の各種コネクタにより、コンピュータシステム１０は、さらなるセルボード等のコンポーネントを含むように拡張することもできる。さらに、多孔質メインボード１６は、複数のセルボードアレイ１２及びさらなるスイッチボードとインタフェースさせて拡張することができる。さらに、多孔質メインボード１６の後面をさらなるセルボードアレイ１２及びスイッチボード１８Ａ及び１８Ｂに接続してもよい。

図２は、本発明の実施形態に従って多孔質メインボード１６に接続される４つのセルボードアレイ１２Ａ〜Ｄの一構成を示した、例示的なコンピュータシステム１０の斜視図である。図２に示した実施形態は、多孔質メインボード１６の前面２１に接続される２つのセルボードアレイ１２Ａ及び１２Ｂと、多孔質メインボード１６の後面２２に接続される２つのセルボードアレイ１２Ｃ及び１２Ｄとを備えている。さらに、各セルボードアレイ１２Ａ〜Ｄに隣接して、図２のコンピュータシステム１０は一対のスイッチボード１８Ａ〜Ｈ（まとめてスイッチボード１８と呼ぶ）を有する。多孔質メインボード１６をよりはっきりと示すために、セルボードアレイ１２Ａは多孔質メインボード１６の支持体よりもセルボードを少なくしてある。

図２のコンピュータシステム１０は、複数のコンピュータシステム１０を並べて配置しやすい。コンピュータシステム１０はコンピュータシステム１０の前又は後から保守サービス可能である。保守員は、スイッチボード１８及びセルボード２３をコンピュータシステム１０の前又は後から取り外すことができる。このため、スイッチボード１８の取り外しを遮ることなく複数のコンピュータシステム１０を並べて配置することができる。さらに、図示の実施形態ではコンピュータシステム１０の前後間に空気流を流しやすい。

各セルボードアレイ１２Ａ〜Ｄは複数のセルボード２３を備えることができる。セルボード２３は、演算タスクを行う各種コンポーネントを有することができる。例えば、セルボード２３は１つ又は複数のプロセッサ及びメモリを有することができる。メモリはデュアルインラインメモリモジュール（ＤＩＭＭ）の形態とすることができる。さらに、セルボードは１つ又は複数（例えば２つ）のＡＳＩＣを有することができる。ＡＳＩＣは、セルボード２３のコンポーネント間の通信を管理するコントローラチップを含むことができる。セルボード２３は、これらのコンポーネントの動作を開始させる４８ボルト〜１．２ボルトの電力コンバータ等の電力コンバータを有することができる。そのコンポーネントを冷却するために、セルボード２３は各種コンポーネント（例えばＡＳＩＣ及びプロセッサ）に接続されるヒートシンクを有するものでもよい。ヒートシンクは、空気流２０に対して実質的に平行な方向に向けられるフィンを有してもよく、それによりフィン間に空気が流れやすくなる。

セルボード２３は、セルボード２３間で通信を行わせるため各種コネクタを設けてもよい。例えば、セルボード２３は、多孔質ボード１６とセルボード２３を通信可能に接続させるコネクタ２４、２６、及び２８を有することができる。コネクタ２４、２６、及び２８は、Tyco Electronics社（ペンシルバニア州ハリスバーグ所在）から入手可能なＨＭＺｄコネクタ、又はMolex社（イリノイ州ライル所在）から入手可能なＧＢＸコネクタ、又は他の同様なコネクタで良い。

図２の実施形態では、多孔質メインボード１６は、それぞれが最大８つのセルボード２３を有する４つのセルボードアレイ１２Ａ〜Ｄに接続されている。したがって、図示の多孔質メインボード１６は最大３２個のセルボード２３を支持できる。しかしながら、他の実施形態では、より多い又は少ないセルボードアレイ１２及びセルボード２３が接続できるように構成された多孔質メインボード１６を採用してもよい。多孔質メインボード１６をはっきり示すために、セルボードアレイ１２Ａは、多孔質メインボード１６に３つの空のスロット３０を残した状態で５つのセルボード２３を有している。例えば、他の多孔質メインボード１６では、最大８個のセルボード２３を有する１つのセルボードアレイ１２に、又はそれぞれが最大８個のセルボード２３を有する２つのセルボードアレイ１２に接続するように構成することもできる。

図２の実施形態を説明したが、以下のいくつかの図では、この実施形態を構成するのに採用できる各種コンポーネントを示している。例えば、図３〜図６は多孔質メインボード１６を構成するのに使用できるコンポーネントを示し、図７は、セルボード２３又はスイッチボード１８が取り付けられていない図２のメインボード１６を示している。図８は、例示的なスイッチボード１８を示している。最後に、図９は、スイッチボード１８の代替的な実施形態を示すものである。

次に、図２及び図７を参照しながら図３を説明すると、多孔質メインボード１６は水平方向(横）に中間ボードであるミッドプレーン３８を有することができる。横のミッドプレーン３８は、当該ミッドプレーン３８と接続する各種コンポーネントを相互接続させる複数の層のルーティング回路を有することができる。横のミッドプレーン３８はアクティブであってもパッシブであってもよい。アクティブな横のミッドプレーン３８には、メインボード１６と、セルボード２３と、スイッチボード１８との間の機能性を増大させる種々のアクティブなコンポーネントを設けることができる。パッシブな横のミッドプレーン３８は、アクティブなコンポーネントを用いずに各種セルボード２３、スイッチボード１８、及びメインボード１６を相互接続させる役割を果たし、これにより、故障の可能性又は横のミッドプレーン３８への保守サービスの必要性が減る。したがって、横のミッドプレーン３８は、多孔質メインボード１６の所定位置に保持することができるが、セルボード２３及びスイッチボード１８はシステム１０の前又は後から容易に取り外して保守サービスすることができる。

横のミッドプレーン３８は、セルボードコネクタであるコネクタ３４Ａ〜Ｄを介してセルボード２３に通信可能に接続させることができる。コネクタ３４Ａ〜Ｄはセルボード２３のコネクタ２６に補完的に嵌合させることができる。図２の実施形態では、コネクタ２６及び３４Ａ〜Ｄは協働して、横のミッドプレーン３８に接続されているセルボード２３が、横のミッドプレーン３８の面と実質的に平行になる面にセルボード２３が向くようにしている。しかしながら、他の実施形態では横のミッドプレーン３８に対して或る角度にセルボードが向くように構成されたコネクタを採用することもできる。横のミッドプレーン３８は、コネクタ３４Ａ〜Ｄによって４つのセルボード２３に接続することができる。しかしながら、他の実施形態では、より多い又は少ないセルボード２３に接続できるようにコネクタ３４Ａ〜Ｄよりも多い又は少ないコネクタを採用することができる。さらに、横のミッドプレーン３８は、多孔質メインボード１６の他のコンポーネントと横のミッドプレーン３８を通信可能に接続させるコネクタ４０Ａ〜Ｂ、４２Ａ〜Ｄ、及び４４Ａ〜Ｂを有することができる。コネクタ４０Ａ〜Ｂ、４２Ａ〜Ｄ、及び４４Ａ〜Ｂは、Tyco Electronics社（ペンシルバニア州ハリスバーグ所在）から入手可能なＨＭＺｄコネクタ、又はMolex社（イリノイ州ライル所在）から入手可能なＧＢＸコネクタ、又は同様なコネクタにすることができる。

横のミッドプレーン３８は、他のコンポーネントを接続させる各種ルーティング回路層を採用してもよい。例えば、横のミッドプレーン３８は、コネクタ３４Ａ〜Ｄに接続されている複数のセルボード２３が互いに直接又は間接的に通信するルーティング回路を有することができる。一実施形態では、ルーティング回路層は各コネクタ３４Ａ〜Ｄを１つおきのコネクタ３４Ａ〜Ｄと通信可能に直接接続することができる。さらに、横のミッドプレーン３８は、コネクタ４０Ａ〜Ｂ、４２Ａ〜Ｄ、及び４４Ａ〜Ｂをコネクタ３４に通信可能に接続するルーティング回路層を有することができる。例えば、ルーティング回路層は、コネクタ３４Ａをコネクタ４２Ｄ及び４０Ｂに、コネクタ３４Ｂをコネクタ４４Ｂ及び４２Ｃに、コネクタ３４Ｃをコネクタ４４Ａ及び４２Ｂに、また、コネクタ３４Ｄをコネクタ４２Ａ及び４０Ａに通信可能に直接接続することができる。これらのルーティング回路経路は例示的なものにすぎず、本発明による他の実施形態では各種コンポーネントを接続する他のルーティング回路経路を採用できることに留意するべきである。

図２及び図７を参照しながら図４Ａ及び図４Ｂを説明すると、回路ボードである中央の縦のミッドプレーン４６は横のミッドプレーン３８のアレイに接続される構成になっている。中央の縦のミッドプレーン４６は離間した関係で複数の横のミッドプレーン３８を縦に取り付けている。例えば、中央の縦のミッドプレーン４６は８つの平行な横のミッドプレーン３８に接続するように構成されている。中央の縦のミッドプレーン４６の各種コネクタを示すために、図４Ａは例示的な中央の縦のミッドプレーン４６の前面を示し、図４Ｂは例示的な中央の縦のミッドプレーン４６の後面を示している。

図４Ｂに示すように、中央の縦のミッドプレーン４６の後面には２つのアレイになっているコネクタ４８Ａ及び４８Ｂがある。コネクタ４８Ａは横のミッドプレーン３８のコネクタ４２Ｂ及び４２Ｃと補完的に嵌合することができ、コネクタ４８Ｂは横のミッドプレーン３８のコネクタ４２Ａ及び４２Ｄと補完的に嵌合することができる。共に、コネクタ４８Ａ及び４８Ｂは、２つの中央の縦のミッドプレーン４６と複数の横のミッドプレーン３８の両側とを通信可能に接続することができる。例えば、中央の縦のミッドプレーン４６は、８つの横のミッドプレーン３８と接続する８対のコネクタ４８Ａ及び４８Ｂを備えることができる。コネクタ４８Ａ及び４８Ｂは横のミッドプレーン３８を離間関係、例えば垂直方向に平行に離間した構成で整列するように配置することができる。さらに、コネクタ４８Ａ及び４８Ｂは横のミッドプレーン３８の両側のコネクタに接続されるようにもできる。例えば、２つの中央の縦のミッドプレーン４６を、横のミッドプレーン３８のアレイを両側から支持するのに用いることができる。かかる実施形態では、或る縦のミッドプレーン４６のコネクタ４８Ａ及び４８Ｂは、横のミッドプレーン３８のコネクタ４２Ａ及び４２Ｂと接続することができ、別の中央の縦のミッドプレーン４６のコネクタ４８Ａ及び４８Ｂは、同じ横のミッドプレーン３８のコネクタ４２Ｃ及び４２Ｄと接続することができる。したがって、中央の縦のミッドプレーン４６の２つの後面は、複数の横のミッドプレーン３８の両側に対称的に接続することができる。

図２及び図７を参照しながら図４Ａを説明すると、中央の縦のミッドプレーン４６の前面は、セルボード２３に直接接続されるコネクタ５０Ａ及び５０Ｂのアレイを有している。コネクタ５０Ａ及び５０Ｂの対はそれぞれ、セルボード２３のコネクタ２８及び２４それぞれと補完的に嵌合し、それによって、中央の縦のミッドプレーン４６が２つのセルボード２３に直接、通信可能に接続される。よって、中央の縦のミッドプレーン４６の後面は横のミッドプレーン３８に接続されても、中央の縦のミッドプレーン４６の前面はセルボード２３に直接接続することができる。中央の縦のミッドプレーン４６は、例えば８対のセルボード２３の列等、セルボード２３のアレイに接続できるようにコネクタ５０Ａ及び５０Ｂのアレイを有する。有利なことに、セルボード２３に直接接続することにより、中央の縦のミッドプレーン４６は、信号を横のミッドプレーン３８又はスイッチボード１８を先ず通過させることによる待ち時間なしに信号を縦にルーティングすることができる。

横のミッドプレーン３８及びセルボード２３と接続することの他に、中央の縦のミッドプレーン４６は、スイッチボード１８に通信可能に接続させてもよい。例えば、図示の中央の縦のミッドプレーン４６はコネクタ５２Ａ及び５２Ｂのアレイを有する。コネクタ５２Ａのアレイは１つのスイッチボード１８に接続し、コネクタ５２Ｂの列は第２のスイッチボード１８に接続することができる。したがって、本実施形態では、２つのスイッチボード１８は中央の縦のミッドプレーン４６の前面に通信可能に接続することができる。コネクタ５２Ａ及び５２Ｂは、Tyco Electronics社（ペンシルバニア州ハリスバーグ所在）から入手可能なＨＭＺｄコネクタ、又はMolex社（イリノイ州ライル所在）から入手可能なＧＢＸコネクタ等にすることができる。

中央のミッドプレーン４６は、当該ミッドプレーン４６に接続されるコンポーネントと通信可能に接続するため複数のルーティング回路層を有することができる。中央の縦のミッドプレーン４６のルーティング回路層は、多孔質メインボード１６内で信号を縦にルーティングすることができる。例えば、中央の縦のミッドプレーン４６は、コネクタ５０Ａのアレイのコネクタをコネクタ５２Ａのアレイの隣接するコネクタに、コネクタ４８Ａのアレイのコネクタをコネクタ５２Ａのアレイの隣接するコネクタに、コネクタ４８Ｂのアレイのコネクタをコネクタ５２Ｂのアレイの隣接するコネクタに、また、コネクタ５０Ｂのアレイのコネクタをコネクタ５２Ｂのアレイの隣接するコネクタに通信可能に接続するルーティング回路を有することができる。さらに、中央の縦のミッドプレーン４６はパッシブであってもアクティブであってもよい。しかしながら、パッシブな中央の縦のミッドプレーン４６はコンポーネントがより少ないことで故障の可能性が減るため、パッシブな中央の縦のミッドプレーン４６はより良好な確実性及び保守サービス性をもたらすであろう。要するに、中央の縦のミッドプレーン４６は、複数のセルボード２３、複数のスイッチボード１８、及び複数の横のミッドプレーン３８の間で信号を縦にルーティングすることができる。

中央の縦のミッドプレーン４６は、多孔質メインボード１６を通る空気流２０を増やすために、孔、チャネル、又は他の通路を有することができる。例えば、中央の縦のミッドプレーン４６は、一方の側にチャネル５４Ａのアレイ及びその対向する側にチャネル５４Ｂのアレイを有することができる。チャネルは、中央の縦のミッドプレーン４６が多孔質メインボード１６に含まれる場合には、横のミッドプレーン３８間に配置することができる。

図２及び図７を参照すると、図５Ａ及び図５Ｂは回路ボードである右側の縦のミッドプレーン５６の前面及び後面を示し、この右側の縦のミッドプレーン５６は中央の縦のミッドプレーン４６と協働して横のミッドプレーン３８を縦に位置付けすると共に相互接続する。図５Ｂによって示す、例示的な右側の縦のミッドプレーン５６の後面はコネクタ６０（８つ等）のアレイを有することができる。コネクタ６０は、中央の縦のミッドプレーン４６の後面のコネクタ４８Ａ及び４８Ｂと同様であってもよい。コネクタ６０は右側の縦のミッドプレーン５６の後面を横のミッドプレーン３８と通信可能に接続するものでもよい。さらに、コネクタ６０は右側の縦のミッドプレーン５６を、離間関係にある８つの横のミッドプレーン３８等の横のミッドプレーンのアレイと通信可能に接続してもよい。例えば、一対の右側の縦のミッドプレーン５６は、一対の右側の縦のミッドプレーン５６が対向して向かい合った状態で、横のミッドプレーン３８のコネクタ４０Ａ又は４０Ｂによって８つの横のミッドプレーン３８のアレイの対向する両端と接続してもよい。

図５に示すように、右側の縦のミッドプレーン５６の前面は、セルボード２３及びスイッチボード１８に接続するように構成してもよい。例えば、右側の縦のミッドプレーン５６は、中央の縦のミッドプレーンの前面のコネクタ５０Ａ及び５０Ｂと同じにできるコネクタ６０のアレイを有することができる。コネクタ６０は右側の縦のミッドプレーン５６をセルボード２３に直接通信可能に接続してもよい。このため、コネクタ６０はセルボード２３のコネクタ２８に補完的に嵌合することができる。右側の縦のミッドプレーン５６は一連の（例えば８つの）セルボード２３に直接接続されるように構成することができる。さらに、右側の縦のミッドプレーン５６の前面は、当該右側の縦のミッドプレーン５６をスイッチボード１８に通信可能に接続するスイッチボードコネクタであるコネクタ６２のアレイを有することができる。これらのコネクタを補完的に嵌合すると、右側の縦のミッドプレーン５６は、当該ミッドプレーン５６が接続する各種コンポーネントを通信状態にする複数のルーティング回路層を有することになる。

右側の縦のミッドプレーン５６は、多孔質メインボード１６を通る空気流を増やす特徴部を有することができる。例えば、右側の縦のミッドプレーン５６は、当該右側の縦のミッドプレーン５６が多孔質メインボード１６の構成に採用される場合、形成される孔のサイズを大きくさせたチャネル６４を有することができる。図示の右側の縦のミッドプレーン５６は７つのチャネル６４のアレイを有している。組み立てられて多孔質メインボード１６になると、各チャネル６４は、右側の縦のミッドプレーン５６に接続できる横のミッドプレーン３８間に生じることになる。

図２及び図７を参照しながら、図６Ａ及び図６Ｂは例示的な回路ボードである左側の縦のミッドプレーン６６の前面及び後面を示す。左側の縦のミッドプレーン６６は右側の縦のミッドプレーン５６と対称であってもよい。例えば、コネクタ７０のアレイは、一対の左側の縦のミッドプレーンの後面を横のミッドプレーン３８のアレイの対向する両側及び対向する両端と通信可能に接続してもよい。このため、コネクタ７０のアレイのコネクタは、横のミッドプレーン３８のコネクタ４０Ａ及びコネクタ４０Ｂに補完的に嵌合することができる。同様に、コネクタ７０のアレイは左側の縦のミッドプレーンの前面をセルボード２３のコネクタ２４を介して当該セルボードと接続してもよい。また、前面では、コネクタ７２のアレイが左側の縦のミッドプレーンをスイッチボード１８と接続することができる。さらに、左側の縦のミッドプレーンは、多孔質メインボード１６内の空気流２０の流れを増やすように孔又はチャネル７４を設けることができる。

例示的な多孔質メインボード１６は、横のミッドプレーン３８、中央の縦のミッドプレーン４６、右側の縦のミッドプレーン５６、及び左側の縦のミッドプレーン６６で形成することができる。図７は、これらのコンポーネントで形成される多孔質メインボード１６の一実施形態を示す。図示の多孔質メインボード１６は、セルボード２３で横に信号をルーティングするように構成された８つの横のミッドプレーン３８Ａ〜Ｈを有する。一対の中央の縦のミッドプレーン４６Ａ及び４６Ｂは、複数のセルボード２３及びスイッチボード１８間で信号を縦にルーティングするように横のミッドプレーン３８Ａ−Ｈと接続されている。さらに、一対の右側の縦のミッドプレーン５６Ａ及び５６Ｂ、並びに一対の左側のミッドプレーン６６Ａ及び６６Ｂは、横のミッドプレーン３８Ａ〜Ｈの対向する両側及び対向する両端に接続され、それにより、複数のセルボード２３及びスイッチボード１８間で信号を縦にルーティングしやすくできる。

有利なことに、本実施形態の多孔質メインボード１６は、コンピュータシステム１０内での空気の流れを容易にするので、システムの実装密度を高くできる。図７に示すように、多孔質メインボード１６は空気の流れる通路（空気通路）である孔７６のマトリックス（縦横の列）を有する。これらの孔７６は、空気が多孔質メインボード１６の前から多孔質メインボード１６の後にかけて流れるように設けることができる。孔７６は一対の隣接する横のミッドプレーン３８、中央の縦のミッドプレーン４６Ａ及び４６Ｂ、右側の縦のミッドプレーン５６Ａ及び５６Ｂ、並びに左側のミッドプレーン６６Ｂ又は６６Ａによって形成される。したがって、本実施形態では、セルボードアレイ１２の一対当たり７つの孔７６、すなわち１４個の孔７６を設けることができる。しかしながら、他の実施形態ではより多い又は少ない孔７６を有するようにしてもよい。

さらに、本実施形態の多孔質メインボード１６は、キャビネットの前又は後からアクセス可能な、１つ又は複数の（例えば複数の冗長な）ホットプラグ可能且つホットスワップ可能なスイッチボード１８を装着するように構成してもよい。図２及び図７の実施形態を参照すると、中央の縦のミッドプレーン４６Ａはコネクタ５２Ａ及び５２Ｂを介して一対のスイッチボード１８Ｂ及び１８Ｃに接続され、右側の縦のミッドプレーン５６Ａはコネクタ６２を介してスイッチボード１８Ａに接続され、左側の縦のミッドプレーン６６Ａはコネクタ７２を介してスイッチボード１８Ｄに接続され得る。同様に、図２及び図７を参照すると、多孔質メインボード１６の後面はスイッチボード１８Ｅ〜Ｈに接続することができる。したがって、多孔質メインボード１６は、その前面の４つのスイッチボード１８Ａ〜Ｄ及びその後面の４つのスイッチボード１８Ｅ〜Ｈに、又はセルボードアレイ１２当たり２つのスイッチボード１８と接続するように構成することができる。当然のことながら、多孔質メインボード１６は、他の実施形態で任意の数のスイッチボードに接続するように構成することもできる。有利なことに、いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１０が作動したまま、１つのスイッチボード１８を取り外すことができるため、システム稼働時間が増す。さらに、スイッチボード１８が多孔質メインボード１６に接続される場合、システム１０は空気管理のためのスペースが非常に少なくて済むので、システムの実装密度を増やすことができる。さらに、スイッチボード１８はシステムの前又は後から分離することができるため、システムの保守サービス性が高まる。

図８は、多孔質メインボード１６に接続できる例示的なスイッチボード１８を示している。このスイッチボード１８は、中央の縦のミッドプレーン４６、右側の縦のミッドプレーン５６、及び左側の縦のミッドプレーン６６と協働して信号を縦にルーティングすることができる。スイッチボード１８は、パッシブであってもアクティブであってもよい。例えば、スイッチボード１８は、信号をアクティブにルーティングする論理回路７８Ａ及び７８Ｂを有することができる。論理回路７８Ａ及び７８Ｂは、スイッチボード１８と通信可能に接続されたＡＳＩＣ又は「クロスバー」チップであってもよい。クロスバーチップは複数の入力データライン及び出力データラインにアクセスし、どの入力ラインをどの出力ラインに接続するかを内部再構成することができる。論理回路７８Ａ及び７８Ｂは、スイッチボード１８に接続されている装置（例えばセルボード２３）間の情報のルーティングを調停することができる。２つの論理回路７８Ａ及び７８Ｂを本実施形態によって採用することができるが、本発明による他の実施形態では、より多い又は少ない論理回路を採用してもよく、又は全く採用しなくてもよい。いくつかの実施形態では、放熱のためにヒートシンクが論理回路７８Ａ及び７８Ｂに取り付けられてもよい。さらに、スイッチボード１８はキャビネット間のファブリックコネクタ８０Ａ及び８０Ｂを有することができる。これらのコネクタ８０Ａ及び８０Ｂは、複数のキャビネットを接続することを可能にする。別な実施形態では、コネクタ８０Ａ及び８０ＢをＩ／Ｏ接続に用いてもよい。コネクタ８０Ａ及び８０Ｂは、例えば銅ワイヤ又は光ケーブルとして実装することができる。スイッチボード１８は、当該スイッチボード１８を多孔質メインボード１６に接続するコネクタ８２のアレイを有することもできる。したがって、コネクタ８２は、中央の縦のミッドプレーン４６のコネクタ５２Ａ及び５２Ｂ、右側の縦のミッドプレーン５６のコネクタ６２、及び左側の縦のミッドプレーン６６のコネクタ７２と補完的に嵌合することができる。コネクタ８２のアレイは、Tyco Electronics社（ペンシルバニア州ハリスバーグ所在）から入手可能なＨＭＺｄコネクタ、又はMolex社（イリノイ州ライル所在）から入手可能なＧＢＸコネクタ、又は同様のコネクタにすることができる。

スイッチボード１８は、その各種コネクタを論理回路７８Ａ及び７８Ｂに通信可能に接続するルーティング回路層を有することができる。例えば、スイッチボード１８は、各コネクタ８２を各論理回路７８Ａ及び７８Ｂに接続するルーティング回路層を備えることができる。これらのルーティング回路層は、異なる横のミッドプレーン３８に接続されるセルボード２３を互いに通信させることができる。別な実施形態では、スイッチボード１８は一対の積み重ねられた多孔質ミッドプレーン１６間に延び、この２つの間に信号をルーティングする。また、スイッチボード１８は、例えば多孔質ミッドプレーン１６と同一面の縦に積み重ねられた隣接するスイッチボード１８を有するシステムの場合に、多孔質ミッドプレーン１６の一部に延びることがあることにも留意されたい。換言すれば、複数の短いスイッチボードを端どうし突き合わせて配置することができる。

図９は、スイッチボード８４の代替的な実施形態を示す。スイッチボード８４は装置間の距離がより長いことに起因する、信号の長い待ち時間及び大きな減衰を軽減するようにさらなる論理回路を有することができる。スイッチボード１８は、近接させて信号強度を上げ、コンポーネント間の距離を短くする４つの論理回路８６Ａ〜Ｄを有することができる。論理回路８６Ａ〜Ｄは、信号をアクティブにルーティングするクロスバーチップを有することができる。放熱のためにヒートシンクを論理回路８６Ａ〜Ｄに接続してもよい。スイッチボード８４は、多孔質メインボード１６に接続するコネクタ８２を有してもよい。４つのファブリックコネクタ８８Ａ〜Ｄは論理回路８６Ａ〜Ｄと通信して、キャビネットにキャビネット接続又は他の入出力接続を行いやすくすることができる。

スイッチボード８４は他の装置を通信可能に接続させるルーティング回路層を有してもよい。例えば、ルーティング回路層は論理回路８６Ａ〜８６Ｄをコネクタ８２のそれぞれに接続してもよい。さらに、ルーティング回路層は論理回路８６Ａ〜８６Ｄを互いに通信可能に接続してもよい。例えば、ルーティング回路層は、論理回路８６Ｂを論理回路８６Ｄに接続してもよい。また、スイッチボード８４内のルーティング回路層は、ファブリックコネクタ８８Ａ〜Ｄを論理回路８６Ａ〜Ｄの１つ又は複数に接続してもよく、例えば、ファブリックコネクタ８８Ｃを論理回路８６Ｃに接続してもよい。

再び図２を参照すると、本実施形態はモジュール式かつ拡張可能にできることに留意することが重要である。例えば、より少ない数のセルボード２３を多孔質メインボード１６に接続してもよい。さらに、多孔質メインボード１６はより少ない又は多いセルボード２３に接続できる可能性を持たせてもよい。例えば、多孔質メインボード１６は、半分のサイズの横のミッドプレーン３８を採用すること及び中央の縦のミッドプレーン４６をなくすことによって、セルボードアレイ１２の１つ又は２つに接続するようにできる。かかる一実施形態では、２つのセルボードアレイ１２（１つはその前面に、１つはその後面にある）及び４つのスイッチボード１８に接続することができる。さらに、図２の実施形態を、より大型のシステムに拡張することができる。例えば、セルボードアレイ１２のサイズは、例えばより多くの横のミッドプレーン３８を有する、より大型の多孔質メインボード１６を有することによって大きくすることができる。より大型の別な実施形態では、コンピュータシステム１０は、さらなるセルボードアレイ１２を支持するようにより多くのコネクタを有する、より長い横のミッドプレーン３８を有するようにしてもよい。

本発明による他の実施形態は、互いに直接接続されたセルボードアレイ１２を採用することができる。例えば、図１０は、一対のセルボードアレイ９２Ａ及び９２Ｂを有するコンピュータシステム９０を示す。各セルボードアレイ９２Ａ及び９２Ｂは、複数の（例えば８つの）セルボード９４Ａ及び９４Ｂ（まとめてセルボード９４と呼ぶ）を有することができる。セルボードアレイ９２Ａ及び９２Ｂ内のセルボード９４は、例えば平行に縦に離間関係にあってもよい。セルボード９４Ａ及び９４Ｂは、互いに通信可能に直接接続できる。例えば、セルボード９４Ａは、セルボード９４Ｂに直接接続してもよい。同様に、セルボードアレイ９２Ａ及び９２Ｂ内の他の水平な隣接するセルボード９４Ａ及び９４Ｂは互いに直接接続してもよい。セルボード９４Ａ及び９４Ｂは、セルボード９４Ａ及び９４Ｂが直接通信する状態になるようにコネクタ９６Ａ及び９６Ｂをそれぞれ有することができる。コネクタ９６Ａ及び９６Ｂは、セルボード９４Ａ及び９４Ｂを互いに通信可能に接続させる補完的なコネクタとすることができる。例えば、コネクタ９６Ａ及び９６Ｂは、Tyco Electronics社（ペンシルバニア州ハリスバーグ所在）から入手可能なＨＭＺｄコネクタ、又はMolex社（イリノイ州ライル所在）から入手可能なＧＢＸコネクタ、又は他の同様のもので良い。有利なことに、いくつかの実施形態では、セルボード９４Ａからセルボード９４Ｂへの直接接続により待ち時間が短くなる傾向がある。

各セルボード９４は、コンピューティング機能を持つコンポーネントを備えることができる。例えば、各セルボード９４は複数の（例えば２つの）プロセッサを有することができる。プロセッサは、複数のメモリモジュールに接続されると共に互いに接続することもできる。さらに、セルボード９４は、セルボード９４のプロセッサ間で信号をルーティングさせると共にセルボード９４に対して信号をルーティングするように複数の（例えば４つの）ＡＳＩＣを有することもできる。有利なことに、かかる構成は、システムのコンピューティング速度を高めることができる。いくつかのプロセッサは互いに直接接続することができる。例えば、同じセルボード９４のプロセッサは、互いに接近していることにより高い帯域幅で通信することが可能であろう。同様に、互いに直接接続されたセルボード９４のプロセッサは、互いに高帯域幅通信を用いることができる。ＡＳＩＣ及びプロセッサ又は他の高出力装置等のコンポーネントから放熱させるようにヒートシンクをセルボード９４の各種コンポーネントに接続してもよいことにも留意されたい。

図１０の実施形態は、セルボード９４に対して信号を縦にルーティングするスイッチボード９８Ａ〜Ｈ（まとめてスイッチボード９８と呼ぶ）を有することができる。コンピュータシステム１０は複数の（例えば８つの）スイッチボード９８を採用してもよい。しかしながら、本発明による他のシステムではより多い又は少ないスイッチボード９８を用いてもよい。例えば、複数のスイッチボード９８をセルボードアレイ９２の数及びセルボード９４のプロセッサの数の２倍としてもよい。スイッチボード９８は、図８のスイッチボードに採用されるコネクタ８２と同じにできるコネクタ１００のアレイを介して、コンピュータシステム９０に接続することができる。さらに、スイッチボード９８は、セルボード９４に対して信号をアクティブにルーティングするロジック回路１０２Ａ〜Ｄを有することができる。論理回路１０２Ａ〜Ｄは、ヒートシンクが取り付けられているクロスバーチップを有することができる。スイッチボード９８はまた、論理回路１０２Ａ〜Ｄをスイッチボード９８の各種コネクタに通信可能に接続するルーティング回路層を有することができる。例えば、スイッチボード９８は、各論理回路１０２Ａ〜Ｄをコネクタ１００のアレイの各コネクタに接続するルーティング回路を有することができる。

有利なことに、本実施形態のスイッチボード９８は、前又は後から保守サービス可能であり、ホットプラグ可能であり、且つホットスワップ可能にできる。スイッチボード９８は、コンピュータシステム９０の前又は後から分離して取り外すことができるようにコンピュータシステム９０に接続されていてもよい。さらに、コンピュータシステム９０内のスイッチボード９８の数は、１つのスイッチボード９８が取り外されてもコンピュータシステム９０が作動し続けることができるように冗長に選択することができる。

図１０の実施形態は、セルボードアレイ９２Ａ及び９２Ｂが互いに直接接続される余地を残すため、分割された多孔質メインボード１６Ａ及び１６Ｂを採用することもできる。図１１は、例示的な分割された多孔質メインボード１６Ａ及び１６Ｂを示している。しかしながら、本発明による他の実施形態では、１つの分割された多孔質メインボード１６Ａ又は１６Ｂを採用してもよいことに留意されたい。セルボードアレイ９２Ａ及び９２Ｂ内の各セルボード９４は、一対の横のミッドプレーン１０４Ａ及び１０４Ｂのアレイの１つに接続することができる。横のミッドプレーン１０４Ａは、横のミッドプレーン１０４Ａをセルボード９４のコネクタに通信可能に接続するコネクタ１０６Ａ及び１０６Ｂを有することができる。同様に、横のミッドプレーン１０４Ｂは、セルボード９４のコネクタと嵌合するコネクタ１０６Ｃ及び１０６Ｄを有することができる。したがって、各横のミッドプレーン１０４Ａ及び１０４Ｂは、セルボードアレイ９２Ａ及び９２Ｂ内のセルボードに直接接続することができる。さらに、横のミッドプレーン１０４Ａ及び横のミッドプレーン１０４Ｂは、信号を縦にルーティングするようになっているコンポーネントに接続するコネクタを有することもできる。例えば、横のミッドプレーン１０４Ａのコネクタ１０８Ａ及び１０８Ｂ、並びに横のミッドプレーン１０４Ｂのコネクタ１０８Ｃ及び１０８Ｄは、信号を縦にルーティングするように構成されたコンポーネントに接続することができる。各横のミッドプレーン１０４Ａ及び１０４Ｂは、信号を横にルーティングするルーティング回路層を有することができる。例えば、横のミッドプレーン１０４Ａのルーティング回路層は、コネクタ１０６Ａをコネクタ１０８Ｂに、また、コネクタ１０６Ｂをコネクタ１０８Ａに通信可能に接続できる。同様に、横のミッドプレーン１０４Ｂのルーティング回路層は、コネクタ１０６Ｃをコネクタ１０８Ｄに、また、コネクタ１０６Ｄをコネクタ１０８Ｃに通信可能に接続できる。

図１１の多孔質メインボード１６Ａ及び１６Ｂは、信号を縦にルーティングすると共にセルボードアレイ９２Ａ及び９２Ｂを支持するように、一対の右側の縦のミッドプレーン１１０Ａ及び１１０Ｂ（まとめて右側の縦のミッドプレーン１１２と呼ぶ）と一対の左側の縦のミッドプレーン１１２Ａ及び１１２Ｂ（まとめて左側の縦のミッドプレーン１１０と呼ぶ）を有することができる。一対の右側の縦のミッドプレーン１１０Ａ及び１１０Ｂはそれぞれ、横のミッドプレーン１０４Ａ及び１０４Ｂそれぞれのアレイに通信可能に接続することができる。右側の縦のミッドプレーン１１０は、横のミッドプレーン１０４Ａ又は１０４Ｂのアレイのコネクタ１０８Ａ又は１０８Ｄに接続するように構成されているコネクタ１１４のアレイを介して横のミッドプレーン１０４Ａ及び１０４Ｂに接続することができる。同様に、左側の縦のミッドプレーン１１２Ａ及び１１２Ｂは、横のミッドプレーン１０４Ｂ及び１０４Ａそれぞれの一対のアレイに接続することができる。左側の縦のミッドプレーン１１２は、コネクタ１０８Ｂ又は１０８Ｃに通信可能に接続させるコネクタ１１６のアレイを介して接続することができる。さらに、右側の縦のミッドプレーン１１０及び左側の縦のミッドプレーン１１２はそれぞれ、セルボードアレイ９２Ａ及び９２Ｂに直接接続するコネクタ１２０又は１２２のアレイを有することができる。

右側の縦のミッドプレーン１１０及び左側の縦のミッドプレーン１１２は、一対のスイッチボード９８にそれぞれ接続されるコネクタ１１８Ａ及び１１８Ｂのアレイを有することができる。コネクタ１１８Ａ及び１１８Ｂは、スイッチボード９８のコネクタ１００のアレイに通信可能に接続するようにできる。さらに、右側の縦のミッドプレーン１１０及び左側の縦のミッドプレーン１１２は、ルーティング回路層を有し、それを介して信号が各種コネクタ間を通るようにできる。例えば、コネクタ１１４又は１１６のアレイの各コネクタは、コネクタ１１８Ａ及び１１８Ｂのアレイの隣接するコネクタに接続できる。同様に、コネクタ１２０又は１２２のアレイの各コネクタは、コネクタ１１８Ａ及び１１８Ｂのアレイの隣接するコネクタに接続できる。したがって、一対の右側の縦のミッドプレーン１１０は、一対の左側の縦のミッドプレーン１１２と協働して多孔質メインボード１６Ａと１６Ｂとを互いに接続させることができる。

図１２は、ラック、エンクロージャ、又はキャビネット１２４を有するコンピュータシステム１０を示している。キャビネット１２４は、セルボード２３を動作させるバルク出力ユニット１２６を有することができる。バルク出力ユニット１２６は、多孔質メインボード１６を介してセルボード２３に接続してもよく、又はセルボード２３に直接接続してもよい。吸気ファン１２８Ａのマトリックスがキャビネット１２４の前面に空気を吹き込み、排気ファン１２８Ｂのマトリックスがキャビネット１２４から空気を吹き出す。ファン１２８Ａ及び１２８Ｂは共に、セルボード２３の空気を循環させ、各自のコンポーネントを冷却する。有利なことに、ファン１２８Ａ及び１２８Ｂは、多孔質メインボード１６内に直接空気を吹き込み、両側に沿うプレナム又はベントの有無にかかわらず空気流を前から後へ流すことが可能になる。空気流が前から後に流れる場合、一連の密接配置されたキャビネット１２４を低温で動作させることができる。例えば、一連のキャビネット１２４は、１つのキャビネットの排気ファン１２８Ｂを別のキャビネットの吸気ファン１２８Ａに向けることなく一列に配置できる。さらに、いくつかの実施形態では、吸気ファン１２８Ａは、保守サービス作業の際に後部のファン１２８Ｂが停止しても空気を循環し続ける（この逆の場合もある）ことで、システム稼働時間を長くするのが容易である。キャビネット１２４は、図２の実施形態等、色々な配列のセルボードアレイ１２を収容することができ、一実施形態では、例えば、図９のスイッチボードが図２の実施形態又は図１０の実施形態に接続されている。

本発明による他の実施形態として、多孔質ミッドプレーン１６の有無にかかわらず多孔質構造を形成することができる。例えば、他の実施形態は、スイッチボード１８が互いに離間し、その間に横のミッドプレーン３８のアレイを有することができる。すなわち、スイッチボード１８は、多孔質構造を形成するように横のミッドプレーン３８と縁どうしが直交した向きとすることができる。実施形態によっては、中央の縦のミッドプレーン４６、右側の縦のミッドプレーン５６、及び／又は左側の縦のミッドプレーン６６を省いてもよいものもあるが、このことは、いずれかの他の特徴部を省いてもよいことを示唆するものではない。

本発明は各種変更形態及び代替的な形態が可能であるが、実施形態は図面では例として図示し、本明細書中で詳細に説明してきた。しかしながら、本発明は、開示された特定の形態に限定されることを意図しないものと理解されたい。本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定されるすべての変更形態、均等物、及び代替形態を含むものとする。

前から後へ流れる空気流、多孔質メインボード、及びスイッチボードを用いた例示的なコンピュータシステムであって、スイッチボードが本発明の実施形態によりホットスワップ可能且つ当該システムの前又は後から保守サービス可能な、コンピュータシステムを示す前方斜視図である。 ４つのセルボードアレイが多孔質メインボードに接続されている例示的なコンピュータシステムを示す前方斜視図である。 図２の実施形態に含めることができる横のミッドプレーンボードを示す前方斜視図である。 図２の実施形態に含めることができる中央の縦のミッドプレーンの前面を示す前方斜視図である。 図２の実施形態に含めることができる中央の縦のミッドプレーンの後面を示す前方斜視図である。 図２の実施形態に含めることができる右側の縦のミッドプレーンの前面を示す前方斜視図である。 図２の実施形態に含めることができる右側の縦のミッドプレーンの後面を示す前方斜視図である。 図２の実施形態に含めることができる左側の縦のミッドプレーンの前面を示す前方斜視図である。 図２の実施形態に含めることができる左側の縦のミッドプレーンの後面を示す前方斜視図である。 図３〜図６に示されるコンポーネントで構成できる例示的な多孔質メインボードを示す前方斜視図である。 図２の実施形態に含めることができる例示的なスイッチボードを示す前方斜視図である。 図２の実施形態に含めることができる例示的なスイッチボードの第２の実施形態を示す前方斜視図である。 分割多孔質メインボード及び２つのセルボードアレイを用いた例示的なコンピュータシステムを示す前方斜視図である。 図１０の実施形態に含めることができる例示的な分割多孔質メインボードを示す前方斜視図である。 キャビネットを有する例示的なコンピュータシステムを示す前方斜視図である。

符号の説明

１０ コンピュータシステム
１６ 多孔質回路メインボード
１８ スイッチボード
２３ セルボード
３４ セルボードコネクタ
６２ スイッチボードコネクタ
７６ 空気通路

Claims (10)

1. 前面と、後面と、前記前面と前記後面との間に延びる複数の空気通路とを有する多孔質回路ボードと、
   前記多孔質回路ボードに接続されるセルボードコネクタと、
   前記多孔質回路ボードに接続されるスイッチボードコネクタと
   を備え、
   前記スイッチボードコネクタは、スイッチボードを前記多孔質回路ボードの前記前面に対して前方、前記後面に対して後方へ着脱可能に接続することを特徴とするコンピュータシステム。
2. 前記多孔質回路ボードは、離間関係に接続される複数の回路ボードを備え、前記複数の空気通路が、前記複数の回路ボードの間の空間を有することを特徴とする請求項１に記載のコンピュータシステム。
3. 前記複数の回路ボードは、前記前面に配置される前面多孔質回路ボードと、前記後面に配置される後面多孔質回路ボードを有することを特徴とする請求項２に記載のコンピュータシステム。
4. 前記複数の回路ボードは、前記前面多孔質回路ボードと前記後面多孔質回路ボードとの間に中間ボードを有することを特徴とする請求項３に記載のコンピュータシステム。
5. 多孔質構造部を介して空気流ができることと、
   前記多孔質構造部に対して前方向又は後方向にスイッチボードを着脱可能に支持していることとを有することを特徴とするコンピュータシステムの動作方法。
6. 前記空気流の向きは前方向又は後方向であることを特徴とする請求項５に記載のコンピュータシステムの動作方法。
7. 前記多孔質構造部は多孔質回路ボードを有することを特徴とする請求項５に記載のコンピュータシステムの動作方法。
8. 多孔質メインボードであって、前記多孔質メインボードの前面又は後面、若しくは前記前面及び前記後面に配置される複数のコネクタを備えている前記多孔質メインボードを提供することを含み、前記複数のコネクタは、前記多孔質メインボードの前記前面又は前記後面、若しくは前記前面及び前記後面から着脱できるように複数のスイッチボードを接続することを特徴とするコンピュータシステムの製造方法。
9. 複数のスイッチボードを備えている複数のボードを設けることを含み、前記複数のボードは、前記多孔質メインボードとホットプラグ可能であることを特徴とする請求項８に記載のコンピュータシステムの製造方法。
10. 前記多孔質メインボードを設けるステップは、複数の離間した回路ボードを設けることを有することを特徴とする請求項８に記載のコンピュータシステムの製造方法。

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